性能化防火设计在大型公共建筑改造工程中的应用分析

2018-07-24陈理力万达文化旅游规划研究院有限公司北京100001

中国房地产业 2018年10期

文/陈理力万达文化旅游规划研究院有限公司北京 100001

经济的发展加快了城市的建设，也改变了建筑的室内布局，让建筑结构更加复杂，这虽然增加了城市建设的趣味性，但也增加了建筑的安全隐患，特别是人员的疏散、浓烟的排放等，降低了建筑的安全，而用性能化防火设计对现有工程进行改造，可有效预防这一问题的发生。

1、性能化防火设计的概述

1.1 内容

其有别于设计规范，如果是规范，是对建筑物内部整体环境的规定，包括结构、耐火等级、机械等内容，要求不同方面必须符合政策性提出的要求，可用专业术语概述，也就是，规范内没有给出解决方法，而是给出人们接受的方法，但无论哪种方法，都有替代物，它可以概括为性能化设计。性能化设计是用术语描述后，描述的环境、物品符合规范性提出的要求，它从某方面分析，是利用火灾安全工程学的有关理论，以及具体使用的方法，测评建筑，通过具体的设计与计算，给出最佳的安全措施，实现建筑物防火效果的最优。其具有的优势是：展示建筑的独特性，明确用途，会根据具体建筑的差异，给出具有针对性的设计方案，没有统一的规范；根据建筑的基本情况，给出适合的设计方案，可随时转化思路；使用多个分析工具，保证设计的准确无误[1]。

1.2 设计要点

1.2.1 火灾的场景

火灾场景的设计需综合多个因素，根据建筑物室内的结构，对其进行具有针对性的描述，选择设计参数，选择相应的物质分解物，或是得到其他参数后，用这些参数表达场景具有的特征。火灾特征的设计，是利用其增长曲线，模拟火灾发生后的情景变化。同时，也要监测火灾发生后的热释放速率，它是在既定的单位时间内，燃烧物体向外释放出的热量，它决定了火灾发展的参数，会随着可燃物燃烧的时间变化，而它也决定了室内烟气的产生量。

1.2.2 人员的疏散

人员的疏散会通过建筑内的消防通道，以及其他消防设施，把人带离火灾现场，疏散到室外或未起火区域，等待救援，它作为建筑物防火设计必不可少的一部分，具体设计中，因根据建筑物具有的特性，以及火灾发生后人的心理变化，在恰当的位置设置设施，选择可实现高效疏散的路径。建筑物内会因为建筑类型的不同，有不同的安全疏散装置，对于中高类的建筑，多以安全出口、人员疏散的楼梯为主，并在某些位置放置辅助工具，缓降器等，而如果是超高层的建筑，会在内部设置避难间，在建筑的天台上，修建停机坪。

1.2.3 明确目标与准则

为让设计工作顺利进行，设计人员必须明确防火目标，且每类建筑的目标存在差异，但不变的几点是：保证人员安全、保护财产、控制火势的蔓延、关键设施可持续运行，同时，这也是设计必须遵守的准则。比如以人员的安全为例，火灾发生后，为保证人员安全，必须在安全容忍时间内全部疏散，其表式是：RSET+Ts＜ASET，表式中RSET是疏散时间，ASET是危险发生的时间，Ts则是安全容忍时间。

2、案例的应用与分析

本文选择的是某市已经完成建设并投入使用的室内水乐场，其整体面积是35000㎡，整体高度为30米，室内共有多层，设有电梯与楼梯，楼梯分布在建筑的四面，室内水乐城被划分成多个区域，且一些区域独立，包括游戏区、以及供人休息的房间，其顶棚是钢结构桁架，墙面内有穿孔吸音铝板，建筑的基底是200×100，且消防设置分别分布在游戏区与餐饮区内等位置。

2.1 具体应用

火灾场景模拟：考虑到游乐场内部消防设置的分布，以及设置的消防通道，确定了可能出现火灾荷载的区域，这一区域内有大量的游戏设备，且这些设备后有复杂的电线，位于二层的游戏区，在排烟情况的不同的情况下（如表1所示），构建不同的火灾场景[2]。

表1 室内游乐场的排烟情况

由三种排烟方式，构建了整个室内空间的基本模型，选择的参数货源的具体位置，建筑的实际高度、室内的温度，可燃物、排烟系统等，设定时间为1600s，得到其中三种火灾场景的结果是：场景一，如果建筑内没有排烟，室内的所有人必须根据建筑蓄烟能力的高低，决定人员疏散的时间，但因为室内火灾发生的区域有大量电线，游戏工具的表面中有易燃烧的物体，所以，在设定的时间内，烟气的高度最低下降到为2m；场景二，自然排烟后，会用建筑内部与外部空气的压差，调整补风口的大小，以让足量的空气进入室内，所以这个场景中，其他因素不变，补风口大小的改变是唯一需要参考的变量，最终得到的结果是，如果排烟量是105.4m3，烟气的高度最低下降到2.5米，但如果是132.5m3，烟气的高度最低下降到3.5米处；场景三，用机械排烟，不会受外界风力的影响，但需要花费较多的成本，会受人为操作与设备的性能影响，而有些场所也会在室内加入补风系统，机械排烟开始运行后，如果按照规范操作，室内烟气可良好的排出，为人员疏散提供充足的时间，但如果调整速度后，需要足量的补风量，才能保证人员的安全疏散。

人员安全疏散：室内人员安全疏散需要满足的条件是，火焰、烟气对人造成的辐射。其一，如果人体接受的火焰、烟气辐射在0.25W/cm2以上，会在皮肤表面出现灼伤，其二，如果烟气的高度降低，低于人员可看见的特征，即可判断烟气是否在临界点以下，所以，提出的疏散模拟方案如下；根据上一段中假设的着火点，待起火后东侧的楼梯不可以使用，只能通过北侧与西侧、南侧的楼梯疏散，其使用的公式是：

公式中，N及Ni对应的是出口的人流量，n是出口数量，V是人流量。假设节假日进入游乐城的人数为2500人，出口门的宽度是2m，总宽度是6m，共有三个出口，每人的面积是1.5m，Ks是75m，计算过程是Te=2500/（1.5×6）+75/2，计算出所需的时间是314.5s，同时因为着火层游戏区棚的高度为5.5米，所以，必须在高度下降到2.3m以下后，让所有人员全部撤出，才能避免给人员造成危害。

由此，提出的分析是，当时间在314.5s以内，烟气下降到高度依然在安全范围内，不会给人体造成伤害，同时，根据火灾场景的模拟，也证明了建筑内的烟气在自然与机械的排风下，可顺利排出，只要在安全时间内，不会对人体造成伤害。所以，该室内游乐场有良好的疏散能力，并在喷淋系统的配合下，可保证人员在短时间内快速疏散，且烟气下降的速度也在可控的范围内，表明室内的蓄烟能力较高[3]。由此，提出的设计思路是，在现有工程的基础上，调整排风口的设置，并适当增加补风量，与现有喷淋系统配合，满足室内整体环境的消防要求。